本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自保護(hù)焊用藥芯焊絲。尤其涉及一種低溫高韌性全位置焊接用的低合金鋼藥芯焊絲。

背景技術(shù)：

自保護(hù)藥芯焊絲焊接兼容了焊條和氣體保護(hù)焊絲焊接的優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)效率高，焊接工藝性能好。因此該焊接方式在管道、船舶、橋梁、海洋平臺等鋼結(jié)構(gòu)加工制造過程中得到了廣泛的應(yīng)用。正因?yàn)槿绱?，目前對藥芯焊絲的功能性要求也越來越高，要求藥芯焊絲不僅可以適應(yīng)更快的焊接速度，而且具有良好的焊接工藝性能和全位置焊接適應(yīng)性，以及發(fā)揮出良好的韌性(特別是低溫韌性)。在極寒冷地帶的管線、橋梁、工程機(jī)械、海上平臺等中應(yīng)用的低合金高強(qiáng)鋼在-40℃下還應(yīng)保持良好的低溫沖擊韌性，而目前的自保護(hù)藥芯焊絲無法保證在-40℃以下的低溫沖擊韌性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自保護(hù)焊用藥芯焊絲，解決了目前用的自保護(hù)藥芯焊絲無法保證在-40℃以下的低溫沖擊韌性的問題。提供一種具有極佳的焊接工藝性能和全位置焊接適應(yīng)性，焊縫成型美觀，連接強(qiáng)度高，且-40℃低溫下具有良好的沖擊韌性的自保護(hù)藥芯焊絲。

一種自保護(hù)焊用藥芯焊絲，包括外皮和藥芯，外皮為SPCC冷軋鋼帶；藥芯的成分按其重量百分比為：CaF₂：12-25％，TiO₂：10-20％,Mn：5-10％,CaO：5～15％，MgO：2～10％，鋯英砂：1-5％,Al-Mg：0.5-5％,Ni：3-10％，其他氟化物：1-10％,氧化鐵：2-8％，Al₂O₃:0.5-5％，MnO₂：0.5-5％，SiO₂：0.5-5％，余量為鐵粉；藥芯焊絲中藥芯的填充率為15-25％。

所述的Al-Mg合金中Al含量的重量百分比為40-60％。

所述的其他氟化物為BaF₂、LiF、MgF₂、Na₃AlF₆和Na₂SiF₆中的一種或幾種的混合物。

所述的氧化鐵為FeO,Fe₂O₃和Fe₃O₄中的一種或幾種的混合物。

氧化鐵、Al₂O₃和MnO₂含量之和不小于10wt％。

本發(fā)明藥芯焊絲采用常規(guī)藥芯焊絲制備技術(shù)制得。

藥芯中各組分的作用如下：

TiO₂：是渣形成組分，可以改善蓋渣的覆蓋性能和焊縫脫渣性，并起到電弧集中、穩(wěn)定，改善焊縫成型和減少飛濺。若含量過低，則不易形成短渣，對立、橫位置焊不利；若含量過高，則明顯影響綜合力學(xué)性能。

Mn：確保焊縫金屬的強(qiáng)度和降低氧,硫含量，Mn是奧氏體化元素，有利于針狀鐵素體形成，有利于提高低溫沖擊韌性。

Si：作為脫氧劑確保焊接金屬的強(qiáng)度和降低氧含量。若含量過高，則熔敷金屬的粘度變高，影響全位置焊接性能。

Al-Mg：主要作用是脫氧脫氮，脫氧后產(chǎn)生的Al₂O₃、具有調(diào)節(jié)高溫熔渣物理性能的左右，有利于改善全位置焊接性能。

FeO:具有調(diào)節(jié)熔渣堿度，降低雜質(zhì)含量，純凈焊縫的作用。對確保低溫沖擊具有重要影響。加入過多造成飛濺增大,成型變差。

Ni：確保焊縫金屬的強(qiáng)度和低溫韌性，Ni是奧氏體化元素，具有防止在焊縫金屬中由于殘留δ鐵素體而韌性降低。

氟化物：主要作用是調(diào)節(jié)熔渣熔點(diǎn)，穩(wěn)定電弧，稀釋熔渣和增加熔渣的透氣性以及達(dá)到去氫的目的。藥芯中的各種氟化物在高溫下均能分解，汽化，產(chǎn)生大量的氟蒸汽而大大降低電弧氣氛中的氫分壓，從而起到去氫能力。藥芯中的氟化物與大量金紅石在焊接時(shí)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生TiF₄可與電弧氣氛中氫原子及水蒸汽發(fā)生二次反應(yīng)，形成不溶于鋼液的穩(wěn)定氫氟化物HF，從而降低了電弧氣氛中的氫分壓,降低焊縫氫含量。

TiO₂+XF→XO+TiF₄

TiO₂+XF→XTiO₃+TiF₄

反應(yīng)產(chǎn)物TiF₄可與電弧氣氛中氫原子及水蒸汽發(fā)生二次反應(yīng):

TiF₄+H→TiF+HF↑

TiF₄+H₂O(汽)→TiO₂+HF↑

多種氟化物的加入，如配方中的BaF₂可以支持很短的電弧,全位置焊接時(shí)降低了電弧能量和焊絲燃燒速度,更容易控制熔池，部分氟化物分解出鋰、鉀、鈉等電離勢小于鈣，能提高焊絲的電弧穩(wěn)定性。

其它氧化物(Al₂O₃，SiO₂，MnO₂)：可改善熔渣的物理性能，有利于全位置焊，改善脫渣等性能。

鐵粉：調(diào)節(jié)成分，保證電弧穩(wěn)定性，提高熔敷效率。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1)本發(fā)明藥芯焊絲具有良好的電弧穩(wěn)定性的同時(shí)又具有優(yōu)異的低溫沖擊韌性，焊縫金屬-40℃低溫下的沖擊韌性大于60J，焊絲的綜合性能好，全位置焊接性能優(yōu)良。

2)本發(fā)明藥芯焊絲中加入鐵的氧化物，提高了焊絲的脫氫效果，加入強(qiáng)脫氮氧劑鋁、鎂，有利于焊縫氣體的排出和焊縫成型。有效的提高了焊縫金屬的低溫沖擊韌性。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

低溫高韌性全位置焊接用自保護(hù)藥芯焊絲采用SPCC冷軋鋼帶為外皮；藥芯的化學(xué)組成(重量％)為：CaF₂：12％，TiO₂：15％,Mn：6％,CaO：15％，MgO：4％，鋯英砂：4％,Al-Mg：3％,Ni：5％，其他氟化物：7％,氧化鐵：4％，Al₂O₃:2％，MnO₂：5％，SiO₂：3％，余量為鐵粉；藥芯焊絲中藥芯的填充率為15％。

實(shí)施例2

低溫高韌性全位置焊接用自保護(hù)藥芯焊絲采用SPCC冷軋鋼帶為外皮；藥芯的化學(xué)組成(重量％)為：CaF₂：18％，TiO₂：16％,Mn：8％,CaO：7％，MgO：5％，鋯英砂：3％,Al-Mg：2.5％,Ni：4％，其他氟化物：3％,氧化鐵：6％，Al₂O₃:3％，MnO₂：2％，SiO₂：1％，余量為鐵粉；藥芯焊絲中藥芯的填充率為18％。

實(shí)施例3

低溫高韌性全位置焊接用自保護(hù)藥芯焊絲采用SPCC冷軋鋼帶為外皮；藥芯的化學(xué)組成(重量％)為：CaF₂：21％，TiO₂：13％,Mn：4％,CaO：7％，MgO：9％，鋯英砂：1％,Al-Mg：5％,Ni：9％，其他氟化物：9％,氧化鐵：3％，Al₂O₃:4％，MnO₂：5％，SiO₂：5％，余量為鐵粉；藥芯焊絲中藥芯的填充率為21％。

實(shí)施例4

低溫高韌性全位置焊接用自保護(hù)藥芯焊絲采用SPCC冷軋鋼帶為外皮；藥芯的化學(xué)組成(重量％)為：CaF₂：25％，TiO₂：18％,Mn：5％,CaO：7％，MgO：3％，鋯英砂：1％,Al-Mg：0.5％,Ni：10％，其他氟化物：2％,氧化鐵：8％，Al₂O₃:0.5％，MnO₂：2％，SiO₂：0.5％，余量為鐵粉；藥芯焊絲中藥芯的填充率為25％。

將實(shí)施例1-4中制備的藥芯焊絲進(jìn)行焊接試驗(yàn)，焊接過程中電弧穩(wěn)定，飛濺少，焊縫成型、脫渣優(yōu)良；采用GB/229-2007及GB228-2002標(biāo)準(zhǔn)測得其熔敷金屬的力學(xué)性能指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)度σ_b：650-720MPa，屈服強(qiáng)度σ_0.2：500-600MPa，延伸率δ₅：25-35％，沖擊吸收功Akv(-40℃)：60-100J。